[발진회로]NE555 타이머(단안정모드)

회로 및 작동

다음 그림은 단 안정 멀티 바이브레이터 인 IC 555의 회로도입니다. 이것은 IC 555의 기본 작동 모드입니다. 단 안정 멀티 바이브레이터로 작동하려면 저항과 커패시터의 두 가지 추가 구성 요소 만 필요합니다.

 

<단안정 멀티 바이브레이터 회로>

 

이름에서 알 수 있듯이 단 안정 멀티 바이브레이터는 안정 상태가 하나뿐입니다. 트리거 입력이 가해지면 출력에서 ​​펄스가 발생하고 시간 간격이 지나면 다시 안정 상태로 돌아갑니다. 펄스가 높은 시간은 저항 (R)과 커패시터 (C)로 구성된 타이밍 회로에 따라 달라집니다.

 

연결 세부 사항은 다음과 같습니다. 핀 1과 8은 각각 접지와 전원 (VCC)에 연결됩니다. 출력은 핀 3에서 이루어집니다. 우발적 인 회로 리셋을 방지하기 위해 핀 4는 VCC에 연결됩니다. 제어 전압 입력 인 핀 5는 사용하지 않을 때는 접지해야합니다. 노이즈를 필터링하기 위해 0.01µF 용량의 작은 커패시터를 통해 접지에 연결됩니다.

조작

단 안정 모드는 "원샷"펄스 발생기라고도합니다. 이벤트 시퀀스는 음의 진행 트리거 펄스가 트리거 비교기에 적용될 때 시작됩니다. 이 트리거 비교기가 기준 전압 (1/3 VCC) 바로 아래에있는 단락 네거티브 트리거 펄스를 감지하면 장치가 트리거되고 출력이 HIGH가됩니다.

 

방전 트랜지스터가 꺼지고 콜렉터에 외부 적으로 연결된 커패시터 C가 저항 R을 통해 최대 값으로 충전되기 시작합니다. 커패시터의 충전이 2/3 VCC에 도달하면 HIGH 출력 펄스가 종료됩니다. RC 타이밍 회로와 함께 단 안정 모드에서 IC 555의 내부 연결은 다음과 같습니다.

 

<555타이머 내부 결선도 및 충/방전 진행방향>

 

자세한 동작은 다음과 같이 설명 할 수 있습니다. 처음에는 플립 플롭이 RESET입니다. 이렇게하면 방전 트랜지스터가 포화 상태가됩니다. 트랜지스터의 오픈 콜렉터 (CMOS의 경우 드레인)에 연결된 커패시터 C에는 방전 경로가 제공됩니다. 따라서 커패시터는 완전히 방전되고 전압은 0입니다. 핀 3의 출력은 낮습니다 (0).

 

음의 진행 트리거 펄스 입력이 트리거 비교기 (비교기 2)에 적용되면 1/3 VCC의 기준 전압과 비교됩니다. 출력은 트리거 입력이 기준 전압보다 클 때까지 낮게 유지됩니다. 트리거 전압이 1/3 VCC 아래로 내려가는 순간 비교기의 출력이 높아져 플립 플롭이 설정됩니다. 따라서 핀 3의 출력이 높아집니다.

 

동시에 방전 트랜지스터가 꺼지고 커패시터 C가 충전되기 시작하고 전압이 기하 급수적으로 상승합니다. 이것은 핀 6의 임계 전압 일뿐입니다. 이것은 2/3 VCC의 기준 전압과 함께 비교기 1에 제공됩니다. 핀 3의 출력은 커패시터의 전압이 2/3 VCC에 도달 할 때까지 HIGH로 유지됩니다.

 

임계 전압 (커패시터 양단 전압)이 기준 전압 이상이되는 경우 비교기 (1)의 출력이 높아집니다. 이렇게하면 플립 플롭이 재설정되므로 핀 3의 출력이 로우 (논리 0)로 떨어집니다. 즉, 출력이 안정 상태로 돌아갑니다. 출력이 낮 으면 방전 트랜지스터가 포화 상태로 구동되고 커패시터가 완전히 방전됩니다.

 

따라서 시작시 핀 3의 출력이 낮고 트리거가 1/3 VCC 미만이되면 핀 3의 출력이 높아지고 임계 전압이 2/3 VCC보다 크면 출력이 낮아질 때까지 다음 트리거 펄스의 발생. 출력에서 직사각형 펄스가 생성됩니다. 출력이 높게 유지되는 시간 또는 직사각형 펄스의 폭은 타이밍 회로, 즉 시간 상수 RC에 의존하는 커패시터의 충전 시간에 의해 제어됩니다.

펄스 폭 유도

커패시터 C 양단의 전압이 기하 급수적으로 상승한다는 것을 알고 있습니다. 따라서 커패시터 전압 VC에 대한 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

VC = VCC (1-및 -t / RC )

 

커패시터 전압이 2/3 VCC이면

2/3 VCC = VCC (1 - e -t / RC )

2/3 = 1 - e -t / RC

e -t / RC = 1/3

- t / RC = ln (1/3)

- t / RC = -1.098

t = 1.098 RC

∴ t ≈ 1.1 RC

 

출력 사각 펄스의 펄스 폭은 W = 1.1 RC입니다.

단 안정 작동의 파형은 다음과 같습니다.

 

 

단 안정 멀티 바이브레이터의 응용

주파수 분배기

IC 555가 단 안정 멀티 바이브레이터로 사용되는 경우 트리거 입력에 짧은 기간의 음의 진행 펄스가 적용될 때 출력에서 ​​양의 진행 직사각형 펄스를 사용할 수 있습니다. 충전 또는 타이밍 회로의 시간 간격 t를 조정하여 장치가 주파수 분배기 회로로 작동하도록 만들 수 있습니다.

 

타이밍 간격 t가 입력 펄스(트리거 펄스)의 시간 주기보다 약간 더 크게 되면, 장치는 두 회로로 나누기 역할을 할 수 있다. 타이밍 간격은 타이밍 회로에서 저항기 R과 콘덴서 C의 값을 적절하게 선택하여 제어할 수 있다. 두 회로로 나누기에 해당하는 입력 및 출력 신호의 파형은 아래와 같다.

 

<

 

회로는 트리거 입력의 첫 번째 네거티브 펄스에 대해 트리거합니다. 결과적으로 출력은 높은 상태가됩니다. 출력은 시간 간격 t 동안 높게 유지됩니다. 이 간격 동안 두 번째 네거티브 트리거 펄스가 적용 되더라도 출력은 영향을받지 않으며 타이밍 간격이 트리거 펄스의 시간 기간보다 길기 때문에 계속 높은 상태를 유지합니다. 세 번째 음의 트리거 펄스에서 회로가 다시 트리거됩니다.

따라서 회로는 모든 대체 음의 트리거 펄스에서 트리거됩니다. 즉, 2 개의 입력 펄스마다 하나의 출력 펄스가 있으므로 2로 나누는 회로입니다. 타이밍 간격을 조정하여 단 안정 회로를 만들어 입력 주파수의 정수 부분을 생성 할 수 있습니다.

 

펄스 폭 변조

IC 555의 단 안정 작동 모드는 변조 신호를 핀 5에 제어 전압으로 적용하여 펄스 폭 변조기로 전환 할 수 있습니다. 단 안정 멀티 바이브레이터를 사용하는 펄스 폭 변조기의 회로는 다음과 같습니다.

 

<신호변조 회로>

 

제어 신호는 임계 전압을 변조하고 결과적으로 출력 펄스 폭이 변조됩니다. 제어 전압이 변함에 따라 임계 전압; 이것은 비교기 1에 대한 입력이기도합니다. 결과적으로 커패시터를 임계 전압 레벨까지 충전하는 시간이 달라져 출력에서 ​​펄스 폭 변조 파형이 발생합니다. 입력, 출력 및 변조 신호의 파형은 다음과 같습니다.

 

<단안정모드 변조 신호 출력>

 

제어 신호의 적용으로 인해 커패시터의 상한 임계 전압 레벨이 달라집니다. 새로운 상위 임계 값 수준 UTL은 다음과 같이 제공됩니다.

 

UTL = 2/3 VCC + VMOD

여기서 VMOD는 변조 신호의 전압입니다.

새로운 임계 레벨로 인해 출력의 펄스 폭은 다음과 같이 지정됩니다.

 

W = -RC ln (1-UTL / VCC)

출력의 기간은 입력과 동일합니다.

 

선형 램프 생성기

단 안정 멀티 바이브레이터는 정전류 소스를 추가하여 선형 램프 생성기 역할을합니다. 다이오드와 PNP 트랜지스터로 구성된 전류 미러가 정전류 소스로 사용됩니다. 이 정전류 소스는 타이밍 저항 대신 배치됩니다. 단 안정 모드에서 IC 555가있는 선형 램프 발생기의 회로는 다음과 같습니다.

 

<선형 램프회로>

 

정전류 소스의 전류 IC는 피크 전압 (VCC)을 향해 일정한 속도로 커패시터를 충전하여 선형 램프를 상승시킵니다. 커패시터 양단의 전압이 2/3 VCC에 도달하면 비교기 1은 방전 트랜지스터를 포화 상태로 구동합니다. 결과적으로 커패시터가 방전을 시작합니다. 방전하는 동안 커패시터 양단의 전압이 1/3 VCC로 떨어지면 비교기 2가 방전 커패시터를 끕니다.

따라서 커패시터가 다시 충전되기 시작합니다. 커패시터의 방전 시간은 충전 시간에 비해 매우 짧습니다. 그 결과 하향 경사가 매우 가파르다 (거의 즉각적인 방전). 따라서 램프 출력의 시간주기는 실질적으로 커패시터의 충전 시간과 동일합니다. 램프 출력의 시간은 대략 다음과 같습니다.

T = (2 / (3) Vcc Re (R1 + R2) C) / (R1 Vcc – Vbe (R1 + R2))

 

램프 출력의 파형과 램프 발생기의 펄스 출력은 다음과 같습니다.

 

<램프 출력 신호>

 

 

 

릴레이 켜기

단 안정 멀티 바이브레이터를 사용하여 릴레이를 구동할 수 있습니다. 회로는 아래와 같습니다.

 

<릴레이 구동 회로>

 

이러한 회로를 시간 지연 릴레이라고합니다. 이 회로에서 릴레이는 활성화되면 일정 시간 동안 켜져 있습니다. 릴레이가 ON 인이 시간은 타이밍 회로의 R 및 C 값에 따라 0 ~ 20 초 사이가 될 수 있습니다.

예를 들어, 외부 장치에 전원을 공급하기 위해 릴레이를 10 초 동안 켜야하는 경우 저항과 커패시터의 값은 방정식 t = 1.1 RC를 사용하여 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

커패시터의 값을 가능한 최소값 즉 10µF로 가정하면 저항 값은 다음과 같습니다.

10 = 1.1 * R * 10µF

∴ R = 909090.9090 ≈ 909 KΩ.

 

전위차계를 사용하여 저항을 조정하여 시간 지연을 조정할 수 있습니다.

 

누락 된 펄스 감지기

Missing Pulse Detector의 회로는 아래와 같습니다. PNP 트랜지스터는 커패시터 양단에 연결되고 입력 트리거 펄스 열은 트랜지스터의베이스 단자와 IC 555의 핀 2 트리거 입력에 제공됩니다.

 

<신호 감지 회로>

 

트리거 펄스 열은 지속적으로 타이밍 사이클을 재설정합니다. 따라서 출력은 항상 높습니다. 트리거 펄스가 누락 된 경우 장치는이 누락 된 펄스를 감지하고 출력이 낮아집니다. 세부 작업은 다음과 같습니다. 입력이 0이면 PNP 트랜지스터가 켜지고 커패시터 양단의 전압이 0.7V로 고정되고 출력이 HIGH입니다. 입력 트리거 전압이 높으면 트랜지스터가 차단되고 커패시터가 충전을 시작합니다.

 

타이밍 사이클이 완료되기 전에 입력 트리거 신호가 다시 낮아지면 커패시터 양단의 전압이 임계 전압 (2/3 VCC)에 도달하기 전에 0.7V로 떨어지고 출력은 계속 HIGH로 유지됩니다. 펄스 누락으로 인해 타이밍 사이클이 완료되기 전에 입력 트리거 신호가 낮아지지 않으면 커패시터가 임계 전압까지 충전되고 출력이 LOW가 됩니다.

 

이 회로가 Missing Pulse Detector로 작동하도록하려면 입력 트리거 신호의 시간주기가 타이밍 간격보다 약간 짧아야합니다. 이로 인해 연속 음의 입력 펄스는 커패시터가 임계 전압까지 충전되는 것을 허용하지 않습니다. 그리고 출력은 계속해서 높게 유지됩니다. 입력 주파수가 변경되거나 펄스가 누락 된 경우 커패시터는 임계 전압까지 충전되고 출력은 낮아집니다. 입력 펄스의 파형, 커패시터의 전압 및 출력 신호는 다음과 같습니다.

 

<입/출력 신호 파형 및 캐패시터 충전 파형>